链传动的设计

第 11章 链传动设计链传动的特点链传动是在两个或多于两个链轮之间用链作为挠性拉曳元件的一种啮合传动；链传动是一种应用较为广泛的机械传动，他的特点介于齿轮传动和皮带传动之间。它是由链条和主、从动链轮所组成。 链传动的主要优点是：没有滑动；工况相同时，传动尺寸比较紧凑；不需要很大的张紧力，作用在轴上的载荷较小；效率较高，可以达到 98% ；能在温度较高、湿度较大的环境中使用等；需要时轴间距离可以很大。 链传动的缺点是：只能用于平行轴间的传动；瞬时速度不均匀，高速运转时不如带传动平稳；不宜在载荷变化很大和急促反向的传动中应用；工作时有噪声；制造费用比带传动高等。 链传动的应用： 链传动主要用于要求工作可靠，且两轴相距较远，以及其它不宜采用齿轮传动的场合。广泛用于农业、采矿、冶金、起重、运输、石油、化工、纺织等各种机械的动力传动中。 目前，最大传递功率达到 5000 kW，最高速度达到 40m/s，最大传动比达到 15，最大中心距达到 8m。由于经济及其他原因，链传动的传动功率一般小于 100 kW，速度小于 15m/s，传动比小于 8。11.1.2 链的分类 按照工作性质的不同：传动链、起重链、曳引链。 最常用的是传动链。传动链主要用来传递动力，通常都在中等速度 ( 20 m/s)以下工作。 起重链主要用在起重机械中提升重物，其工作速度不大于 0.25m/s。 曳引链主要用在运输机械中移动重物，其工作速度不大于 2 m/s 4 m/s。 传动链主要分为：套筒链、套筒滚子链 (简称滚子链 )、齿形链和成型链。图 11.3 滚子链结构 图 11.4 双排链结构 滚子链的链板一般做成 8字形，以使它的各个横截面具有接近相等的抗拉强度，同时也减少了链的重量和运动时的惯性力。 节距 P是链的基本特性参数。滚子链的节距是指链在拉直情况下，相邻滚子外圆中心之间的距离。 套筒和销轴间的接触面积称为铰链承压面，它的投影面积 A为 当传递大功率时，可以用双排链或多排链。把一根以上的单列链并列、用长销轴联接起来的链称为多排链。 多排链的排数一般不超过 3 4排，因为排数的增加会导致各排受力不均增加。 当载荷大而要求排数多时，可采用两根或两根以上的双排链或三排链。 链的节数根据实际需要而定，通过链接头链接。 当一根链的链节数为偶数时采用连接链节； 当链节数为奇数时，则必须加一个过渡链节。 过渡链节的链板受有附加弯矩，最好不用，但在重载、冲击、反向等繁重条件下工作时，采用全部由过渡链节构成的链，柔性较好，能减轻冲击和振动。 滚子链的标记为：链号 排数 整链链节数 标准编号 11.2.2 齿形链 齿形链又称无声链，它是由一组带有两个齿的链板左右交错并列铰接而成； 链齿外侧是直边，工作时链齿外侧边与链轮轮齿相啮合实现传动，其啮合的齿楔角有 6 和 70两种，前者用于节距 p9.525mm ，后者用于p40HRC； 高速、重载、连续工作的传动，采用低碳钢、低碳合金钢表面渗碳淬火 (如用 15、 20Cr、 12CrNi3等钢淬硬至 55HRC-60HRC)或中碳钢、中碳合金钢表面淬火 (如用 45、 40Cr、 45Mn、 35SiMn、 35CrMo等钢淬硬到40HRC 50HRC)。 载荷平稳、速度较低、齿数较多时，也允许采用 的铸铁制造链轮。 由于小链轮的啮合次数比大链轮多，因此对材料的要求也比大链轮高。当大链轮用铸铁制造时，小链轮通常都用钢。11.4 链传动的运动特性 链的水平方向的加速度 链的垂直方向分速度 相对啮合冲击动能 若链条松弛，在起动、制动、反转、载荷变化等情况下，将产生惯性冲击，使链传动产生很大的动载荷。 11.5 链传动的受力分析 工作拉力 ： 离心拉力 ： 垂度拉力 ： 紧边总拉力： 松边总拉力： 轴上的载荷 ： 11.6 滚子链传动的失效形式及计算方法链传动的失效形式有：(1) 铰链元件由于疲劳强度不足而破坏。(2) 因铰链销轴磨损使链节距过度伸长（在标准试验条件下允许伸长率为 3%），从而破坏正确啮合和造成脱链现象；(3) 润滑不当或转速过高时，销轴和套筒的摩擦表面易发生胶合破坏；(4) 经常起动、反转、制动的链传动，由于过载造成冲击破断；(5) 低速重载的链传动，铰链元件发生静强度破坏；(6) 链轮轮齿磨损。额定功率曲线 额定功率确定方法 对于的低速链传动，链的主要失效形式是过载拉断，应进行静强度校核。静强度安全系数应满足下列要求试验条件： 两链轮安装在同一个水平面上，单列链水平布置、载荷平稳、工作环境正常、按推荐的润滑方式润滑、使用寿命15000h；链因磨损而引起链节距的相对伸长量。11.7 滚子链传动的设计步骤和主要参数的确定 设计滚子链时的原始数据为：传动的功率、小链轮和大链轮的转速（或传动比）、原动机种类、载荷性质以及传动用途等。 设计步骤 ：1选择链轮齿数 z1、 z2 小链轮齿数对链传动的平稳性和使用寿命有较大的影响，链轮齿数不宜过多或过少。过少时将： 1)增加传动的不均匀性和动载荷； 2)增加链节间的相对转角，从而增大功率消耗； 3)增加铰链承压面间的压强（因齿数少时，链轮直径小，链的工作拉力将增加），从而加速铰链磨损等； 4)增加链传动的圆周力，从而加速了链条和链轮的损坏。由于链节数应选用偶数，所以链轮齿数最好选质数或不能整除链节数的数。并优先选取 17、 19、21、 23、 25、 38、 57、 76、 95、 114。 2 确定传动比 i链传动的传动比一般 ，推荐 ，在低速和外廓尺寸不受限制的地方允许到 10（个别情况可到 15）。如传动比过大，则链包在小链轮上的包角过小，啮合的齿数太少，这将加速轮齿的磨损，容易出现跳齿，破坏正常啮合，通常包角最好不小于 ，传动比在 3左右。3确定计算功率4确定链节距： 在承载能力足够条件下，应选取较小节距的单排链，高速重载时，可选用小节距的多排链。一般，载荷大、中心距小、传动比大时，选小节距多排链；速度不太高、中心距大、传动比小时选大节距单排链。5确定中心距和链长6链速和链轮的极限转速 链速的提高受到动载荷的限制，所以一般最好不超过 12 m/s。 如果链和链轮的制造质量很高，链节距较小，链轮齿数较多，安装精度很高，以及采用合金钢制造的链，则链速也允许超过 20m/s 30m/s。 链轮的最佳转速和极限转速。7计算链传动作用在轴上的力 FQ11.8齿型链传动设计 齿形链的基本参数确定方法为：链轮齿数，通常，且宜取奇数齿；传动比 ，通常取 ，推荐 ； 齿型链节距、链宽和适用小链轮转速范围；图 11.19 齿型链传动额定功率曲线(b=1mm、 z1=21、平稳载荷 )11.9链传动的布置、张紧和润滑链传动的合理布置 两链轮的回转平面应在同一垂直平面内 ; 两链轮中心连线最好是水平的，或与水平面成 以下的倾斜角，尽量避免垂直传动。 属于下列情况时，紧边最好布置在传动的上面：1)中心距 和 的水平传动；2)倾斜角相当大的传动；3)中心距 、传动比 和链轮齿数 的水平传动。图 11.20 传动链的布置链传动的张紧方法 链传动张紧的目的，主要是为了避免由于链条垂度过大产生啮合不良和链条振动现象，同时也为了增加链条的包角。 张紧力并不决定链的工作能力，而只是决定垂度的大小。当两轮中心连线倾角大于 60时，一般都要设置张紧装置。 最常见的张紧方法是移动链轮以增大两轮的中心距。但如中心距不可调时，也可以采用张紧轮传动。 张紧轮应装在靠近主动链轮的松边上。不论是带齿的还是不带齿的张紧轮，其分度圆直径最好与小链轮的分度圆直径相近。 不带齿的张紧轮可以用夹布胶木制成，宽度应比链约宽 5mm。 此外还可用压板或托板张紧。对于中心距大的链传动，用托板控制垂度更为合理。 链传动的润滑、护罩或链条箱 人工定期润滑； 滴油润滑； 油浴或飞溅润滑； 压力喷油润滑图 11.22 建议使用的润滑油方法复习思考题1、链传动和带传动相比有什么优缺点？应用范围如何？2、传动链有哪几种结构形式？各有何特点？3、链传动的传动比及圆周速度不均匀性是怎样产生的？变化过程如何？4、链传动中产生动载荷的原因有哪些？如何对其进行分析？5、链传动中的主要作用力有哪几种？各如何计算？作用于轴上的力如何计算？6、链传动的失效形式有哪些？极限功率曲线如何获得？7、在设计链传动时，传动比、链